BT客户端实现 Peer协议设计

Posted 2020-08-19 godjob

与peer建立tcp连接后，首先发送handshake消息进行握手

handshake消息格式如下：

一个字节0x19 + 一个字符串‘BitTorrent protocol‘ + 8 byte 保留字节默认值为0（draft中对保留字节有定义）

+ 种子文件中info 部分的sha1字，大小为20个字节 + 20个自己的peer id（从tracker获取到的peer信息大多没有peerid，这个可以使用本地的peer id）

如果handshake信息协商不上，tcp连接将被关闭。

 

BT标准BEP-3中定义了8种peer消息：消息格式为msg_len(4个字节) + msg_type(1一个字节) + payload

0 - choke  --发送该消息表示本段发送阻塞，对端将不能获取到piece数据，payload 为 0

1 - unchoke  --发送该消息表示解阻塞，对端可以开始发送请求获取piece数据，payload 为 0

2 - interested  --发送该消息，表示对对端的pieces数据有兴趣，payload 为 0

3 - not interested  ---发送该消息，表示对对端的pieces数据没有兴趣了，payload 为 0

4 - have       ---发送该消息，通告对端 本段拥有的pieces，payload为4个字节的piece index

5 - bitfield  ---发送该消息，通告对端 本段拥有的pieces，为bit map的方式表示每个piece index在本端是否拥有。piece index所在bit位为1，表示拥有。

                     该消息为handshake成功后的第一个消息。

6 - request   ---piece请求消息，payload为： index, begin, and length，都是4个字节表示，length一般实现为0x8000, 最大不能超过0x20000。

7 - piece     ---piece  数据，payload为： index, begin,data 

8 - cancel    ---发送该消息，表示本端取消了某个piece请求。payload为：index, begin, and length

 

使用python的异步socket接口实现，为了减少处理过程被socket阻塞，使用多个线程处理每个peer。

每个peer包括3个线程：request timeout timer ，socket send data thread， socket receive data thread，使用select 函数判断socket是否可读、可写。

对socket读写操作时使用RLock进行保护，select阻塞进程时不加锁，避免阻塞其他线程。

发送数据数据时先写一个队列，然后通过set threading.Event 变量出发socket send data thread发送数据，保证发送数据的线程不阻塞

由于 python没有结束线程的接口，socket send data thread， socket receive data thread 需要依赖特殊变量的赋值，使socket处理进程结束。

使用同步调用来触发下载过程运转，尽量不使用timer轮询的方式，可以降低cpu使用率并加快下载过程。

但是，多线程间的同步调用由于锁的存在，会导致性能下降并容易引入信号量死锁的问题。需要仔细设计好多线程的运行轨迹避免死锁。

draft BEP中定义的功能暂未实现，peer的上传流控未实现，peer质量分级未实现。